Кальцифицирующие водоросли как ключевые игроки в климатических моделях

За последние 500 миллионов лет разные одноклеточные организмы в океанах в разное время и при очень разных условиях открыли, как построить "раковину" вокруг своей клетки. "Шесть различных стратегий при столь же разных условиях окружающей среды", — говорит исследователь Леннарт де Нойер. Если лучше понять эти механизмы, можно будет предсказать, как кальциевый баланс в океанах изменится под влиянием меняющегося климата. Эти организмы — фораминиферы, водоросли, названные так из-за маленьких отверстий ("foramina" на латыни) в их крошечных раковинах.

Их известковые раковины оказались типичным случаем конвергентной эволюции, подобной развитию крыльев у птиц и насекомых. Шесть разных групп фораминифер независимо друг от друга начали создавать кальциевые раковины. Раковины этих групп существенно различаются: милиолиды делают блестящие, похожие на фарфор; нодозарииды — относительно грубые, похожие на пористые блоки извести; картенериды склеивают бесконечные овалы. Причины образования раковин обсуждаются: возможно, это способ вывода избытка кальция из клетки или эволюционное преимущество для увеличения размера.

Это знание имеет практическое применение. Изучив всю литературу, де Нойер обнаружил шесть моментов в истории, когда фораминиферы начинали формировать раковины. Количество кальция, CO₂, магния и других веществ в воде, а также температура значительно различались в те шесть периодов. Таким образом, изучая разные фораминиферы в определённом слое осадка, можно многое узнать об условиях окружающей среды в конкретное время. И наоборот — можно попытаться предсказать, как фораминиферы изменятся при меняющихся условиях, например, из-за роста температуры и CO₂ в воде.

Изменение состава этих водорослей оказывает огромное влияние на кальциевый и CO₂ баланс океанов. Например, при формировании раковин водоросли сами выделяют CO₂. Полный углеродный баланс океанов нельзя понять, не зная, как фораминиферы взаимодействуют с кальцием и CO₂. Лабораторные эксперименты по влиянию CO₂, температуры и кальция на фораминиферы часто давали противоречивые результаты. Теперь стало яснее почему: внутри этой одной группы водорослей существуют очень разные стратегии, каждая из которых требует своих собственных условий.